一种复合改性硅铝酸盐油性吸附剂及其制备方法和系统与流程

本发明涉及废水处理技术领域，具体涉及一种复合改性硅铝酸盐油性吸附剂及其制备方法和系统。

背景技术：

我国水资源短缺，大量工业废水和生活污水未经处理直接排放，使水污染问题日益严重，尤其是水中的持久性有机污染物，多数具有致癌、致畸、致突变作用，易在生物体内富集并通过食物链放大，最终危害人体健康。造成水污染严重的主要原因之一是缺少经济、高效的有机废水处理的实用技术和新型材料。天然粘土由于其特殊的结构，能有效吸附处理难降解有机污染物，在废水处理及环境修复中有广阔的应用前景。它的开发研制对充分利用我国丰富的粘土资源，保护环境，乃至提升粘土系列产品的附加值，增加出口创汇均具有十分重要的意义，有显著的经济效益、环境效益和社会效益。

在废水处理尤其是工业废水处理中，吸附法是一类重要的物理化学方法。目前常用的吸附剂多为活性炭，但因活性炭吸附剂存在着明显缺陷：供应较紧张；选择性差、适应范围有限；再生设备少、费用高、再生困难。因此，研制价格低廉、选择性好、易再生的系列水处理吸附剂的研究已成为废水处理研究领域的热门课题之一。

我国天然粘土资源非常丰富，来源广泛，价格低廉，粘土已经广泛应用到废水处理中。粘土虽然具有分散性能好、颗粒小、比表面积大等特点，对水中的色度、重金属离子、有机物等具有一定的离子交换吸附作用，但对高浓度、难生物降解的有机废水的处理效率低。粘土经物理和化学改性处理后，其吸附性能显著提高。目前国内外对改性粘土处理废水进行了大量研究，但是大部分改性粘土并不能很好地处理高浓度有机废水，吸附性能差。

如何找到一种适应范围广、吸附性能高、价格低廉的吸附剂是高浓度有机废水处理领域迫切需要的。

技术实现要素：

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种复合改性硅铝酸盐油性吸附剂及其制备方法和系统，本发明的吸附剂离子交换能力强、有效的吸附重金属及有机废水，降低了有机污染物在环境中的迁移，具有优异的吸附效果。

为解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：

一种复合改性硅铝酸盐油性吸附剂，其包括以下按质量百分数计的原料：硅铝酸盐47.6～82.6％、改性剂15～50％、钠盐2～5％、活化剂0.2～2％、胶黏剂0.2～2％。

作为本发明优选的实施方式，所述改性剂为硬脂酸铵盐和/或硬脂酸酰胺。

作为本发明优选的实施方式，所述硬脂酸铵盐与硬脂酸酰胺的混合比例为3:7。

作为本发明优选的实施方式，所述硅铝酸盐选自粘土、高岭土、膨润土、硅藻土、水合硅铝酸钠钙中的一种。

作为本发明优选的实施方式，所述钠盐选自碳酸钠、氢氧化钠、氯化钠中的一种或任意两种以上的混合。

作为本发明优选的实施方式，所述活化剂选自甲醇、乙醇、异丙醇中的一种或任意两种以上的混合。

本发明还提供了一种如上所述的复合改性硅铝酸盐油性吸附剂的制备方法，其包括如下步骤：将硅铝酸盐置于混合机中，再将钠盐溶于水中，向混合机中加入钠盐溶液，经过混合机混合并挤压，将硬脂酸铵盐、硬脂酸酰胺、活化剂、胶粘剂加入到混合机中，蒸汽保温，均匀搅拌挤压，烘干，挤压出颗粒物，研磨制成固态粉末或固态颗粒，过筛，即得。

作为本发明优选的实施方式，所述保温温度为50～70℃、保温时间为0.5～1.5h；所述烘干温度为80～100℃、烘干时间为15～60min。

本发明还提供了如上所述的复合改性硅铝酸盐油性吸附剂的生产系统，其包括混合机、密炼机、切片机、多级筛分机和包装机；所述混合机的出料口通过管道与所述密炼机的进料口连通，所述密炼机的出料口通过管道与所述切片机的进料口连通，所述切片机的出料口通过管道与所述多级筛分机的进料口连通；所述多级筛分机的出料口通过管道分别与所述包装机的进料口和所述密炼机的进料口连通。

作为本发明优选的实施方式，所述多级筛分机包括有筛分筒，所述筛分筒的内部从内到外设有第一筛分网和第二筛分网，所述第一筛分网上设有伸出到筛分筒外的进料口和所述第一出料口，所述第二筛分网上设有伸出筛分筒外的所述第二出料口，筛分筒上设有所述第三出料口；所述第一出料口和第三出料口通过管道与所述迷恋机连通，所述第二出料口与所述包装机连通。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：

本发明所述的复合改性硅铝酸盐油性吸附剂通过硬脂酸铵盐和/或硬脂酸酰胺对硅铝酸盐进行改性，利用硅铝酸盐的离子交换能力，将硬脂酸铵盐和/或硬脂酸酰胺植入到硅铝酸盐的晶格中，制成含活性离子的复合改性硅铝酸盐，使复合改性硅铝酸盐的有机碳含量增加，疏水性得以改善，大大提高了复合改性硅铝酸盐对有机污染物的吸附能力，能够有效地吸附重金属和有机污染物，降低了有机污染物在环境中的迁移；本发明的原料储量丰富，价廉易得，具有较高的化学和生物稳定性，容易再生，对化学需氧量(cod)的去除率达到97.9％。本发明的制备方法工序简单、对设备要求低，节省能耗。本发明所述的生产系统工艺连续、方法简单，工业可操作性强，反应更加充分、速度更快、改性效果更好，对环境友好，布局合理，生产效率高，具有节能效果。

附图说明

图1为本发明所述的复合改性硅铝酸盐油性吸附剂的制备方法的工艺流程图；

图2为本发明所述的复合改性硅铝酸盐油性吸附剂的生产系统的结构示意图；

附图标号说明：1、混合机；2、密炼机；3、切片机；4、多级筛分机；5、包装机。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

一种复合改性硅铝酸盐油性吸附剂，其包括以下按质量百分数计的原料：硅铝酸盐47.6～82.6％、改性剂15～50％、钠盐2～5％、活化剂0.2～2％、胶黏剂0.2～2％。

上述配方中，改性剂为硬脂酸铵盐和/或硬脂酸酰胺。优选地，硬脂酸铵盐与硬脂酸酰胺的混合比例为3:7。硅铝酸盐选自粘土、高岭土、膨润土、硅藻土、水合硅铝酸钠钙中的一种。钠盐选自碳酸钠、氢氧化钠、氯化钠中的一种或任意两种以上的混合。活化剂选自甲醇、乙醇、异丙醇中的一种或任意两种以上的混合。

如图1所示，上述的复合改性硅铝酸盐油性吸附剂的制备方法包括如下步骤：按配方量分别称取各组分备用；将硅铝酸盐置于混合机中，再将钠盐溶于水中，向混合机中加入钠盐溶液，经过混合机混合并挤压，将硬脂酸铵盐、硬脂酸酰胺、活化剂、胶粘剂加入到混合机中，通入蒸汽在50～70℃下保温0.5～1.5h，均匀搅拌挤压，在80～100℃的温度下烘干15～60min，挤压出颗粒物，研磨制成固态粉末或固态颗粒，采用24～300目筛网过筛，即得。

本发明还提供了如上所述的复合改性硅铝酸盐油性吸附剂的生产系统，如图2所示，该生产系统包括混合机1、密炼机2、切片机3、多级筛分机4和包装机5；所述混合机1的出料口通过管道与所述密炼机2的进料口连通，所述密炼机2的出料口通过管道与所述切片机3的进料口连通，所述切片机3的出料口通过管道与所述多级筛分机4的进料口连通；所述多级筛分机4的出料口通过管道分别与所述包装机5的进料口和所述密炼机2的进料口连通。

具体地，多级筛分机4包括有筛分筒，筛分筒的内部从内到外设有第一筛分网和第二筛分网，其中，第一筛分网的目数为24～100目，第二筛分网的目数为100～300目；第一筛分网上设有伸出到筛分筒外的进料口和第一出料口，第二筛分网上设有伸出筛分筒外的第二出料口，筛分筒上设有第三出料口；第一出料口和第三出料口通过管道与密炼机2连通，第二出料口与包装机5连通。

具体地，混合机1上设置有蒸汽装置和蒸汽加热套，该蒸汽加热套向混合机1输送用于烘干物料的蒸汽。具体地，该蒸汽加热套设置在混合机1的周侧上并通过管道与蒸汽装置连通。进一步优选地，蒸汽加热套上设置有温度传感器，通过温度传感器实时测定蒸汽加热套内的烘干温度，再通过测得的烘干温度调整蒸汽装置的蒸汽温度和蒸汽通入量，以使物料能得到充分的烘干又避免由于过热导致油性吸附剂失去活性和效果。优选地，混合机1为桨叶式混合机。

实施例1：

一种复合改性硅铝酸盐油性吸附剂，其包括以下按质量百分数计的原料：粘土47.6％、硬脂酸铵盐45％、碳酸钠5％、乙醇1.4％、胶黏剂1％。

上述的复合改性硅铝酸盐油性吸附剂的制备方法如下：

1)将粘土送入混合机中，再将碳酸钠溶于水中，加入碳酸钠溶液，在混合机中搅拌均匀并挤压；

2)有机活化：将硬脂酸铵盐、乙醇、胶粘剂加入到混合机中，通入蒸汽于60℃下进行保温0.5h，并均匀搅拌挤压；

3)在80℃温度下，对物料进行烘干；

4)出料：采用制粒机挤压出颗粒物，经过研磨制成固态颗粒或粉末，过24～300目筛，即得。

实施例2：

一种复合改性硅铝酸盐油性吸附剂，其包括以下按质量百分数计的原料：高岭土82.6％、硬脂酸酰胺15％、氯化钠2％、异丙醇0.2％、胶黏剂0.2％。

上述的复合改性硅铝酸盐油性吸附剂的制备方法如下：

1)将高岭土送入混合机中，再将氯化钠溶于水中，加入氯化钠溶液，在混合机中搅拌均匀并挤压；

2)有机活化：将硬脂酸酰胺、异丙醇、胶粘剂加入到混合机中，通入蒸汽于70℃下进行保温0.8h，并均匀搅拌挤压；

3)在100℃温度下，对物料进行烘干；

4)出料：采用制粒机挤压出颗粒物，经过研磨制成固态颗粒或粉末，过24～300目筛，即得。

实施例3：

一种复合改性硅铝酸盐油性吸附剂，其包括以下按质量百分数计的原料：膨润土65％、改性剂30％、氢氧化钠3％、甲醇0.5％、胶黏剂0.5％。其中，改性剂是由硬脂酸铵盐与硬脂酸酰胺按照3:7的比例混合而成的。

上述的复合改性硅铝酸盐油性吸附剂的制备方法如下：

1)将膨润土送入混合机中，再将氢氧化钠溶于水中，加入氢氧化钠溶液，在混合机中搅拌均匀并挤压；

2)有机活化：将硬脂酸酰胺、硬脂酸铵盐、甲醇、胶粘剂加入到混合机中，通入蒸汽于50℃下进行保温1h，并均匀搅拌挤压；

3)在90℃温度下，对物料进行烘干；

4)出料：采用制粒机挤压出颗粒物，经过研磨制成固态颗粒或粉末，过24～300目筛，即得。

实施例4：

一种复合改性硅铝酸盐油性吸附剂，其包括以下按质量百分数计的原料：硅藻土55％、改性剂36％、碳酸钠5％、甲醇2％、胶黏剂2％。其中，改性剂是由硬脂酸铵盐与硬脂酸酰胺按照3:7的比例混合而成的。

上述的复合改性硅铝酸盐油性吸附剂的制备方法如下：

1)将硅藻土送入混合机中，再将碳化钠溶于水中，加入碳酸钠溶液，在混合机中搅拌均匀并挤压；

2)有机活化：将硬脂酸酰胺、硬脂酸铵盐、甲醇、胶粘剂加入到混合机中，通入蒸汽于70℃下进行保温1h，并均匀搅拌挤压；

3)在100℃温度下，对物料进行烘干；

4)出料：采用制粒机挤压出颗粒物，经过研磨制成固态颗粒或粉末，过24～300目筛，即得。

实施例5：

一种复合改性硅铝酸盐油性吸附剂，其包括以下按质量百分数计的原料：炉渣灰60％、改性剂35％、氯化钠3％、乙醇1.5％、胶黏剂0.5％。其中，改性剂是由硬脂酸铵盐与硬脂酸酰胺按照3:7的比例混合而成的。

上述的复合改性硅铝酸盐油性吸附剂的制备方法如下：

1)将炉渣灰送入混合机中，再将氯化钠溶于水中，加入氯化钠溶液，在混合机中搅拌均匀并挤压；

2)有机活化：将硬脂酸酰胺、硬脂酸铵盐、乙醇、胶粘剂加入到混合机中，通入蒸汽于60℃下进行保温1h，并均匀搅拌挤压；

3)在85℃温度下，对物料进行烘干；

4)出料：采用制粒机挤压出颗粒物，经过研磨制成固态颗粒或粉末，过24～300目筛，即得。

效果验证：

采用本发明的复合改性硅铝酸盐油性吸附剂对有机废水进行处理，测定各实施例的吸附率，测试步骤如下：

1)制备有机废水：在自来水中加入1％机油，搅拌均匀，测定有机废水的cod值；

2)量取2l本发明的油性吸附剂，装入75cm长的过滤器中，过滤器中的油性吸附剂上下表面均设有用于拦截油性吸附剂的纱布与铁网；

4)量取1l废水，倒入分液漏斗中，以小于0.75l/min的流速将滤液流进过滤器中，从过滤器底部接取滤液，测cod值，计算cod去除率，结果见表1。

表1各实施例有机废水cod值与滤液cod值对比

由表1可知，本发明的复合改性硅铝酸盐油性吸附剂对化学需氧量(cod)的去除率高达97.9％，且经过吸附后的滤液符合国家排放标准。由此说明，本发明的油性吸附剂可高效地吸附有机废水中的有机成分，吸附效果好。

上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。